Способ хроматографического анализа органических веществ



Способ хроматографического анализа органических веществ
Способ хроматографического анализа органических веществ

 


Владельцы патента RU 2512252:

Открытое акционерное общество "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ОАО "ВУХИН") (RU)

Изобретение относится к области хроматографического анализа веществ и позволяет осуществить анализ органических веществ. Способ хроматографического анализа органических веществ включает растворение исследуемого органического вещества в летучем растворителе с получением раствора пробы, последующее нанесение капли раствора пробы на хроматографическую пластину со слоем сорбента, при этом в качестве растворителя выбирают вещество, не вступающее в химическое взаимодействие с пробой и сорбентом, последующий качественный и количественный анализ проявившихся колец. Причем качественный анализ осуществляют по отношению к эталонному веществу/группе веществ, наносимому на пластину в тех же условиях, что и исследуемая проба, а количественный анализ осуществляют по весу или площади кольца, соответствующего конкретному веществу/группе веществ. Техническим результатом является упрощение способа хроматографического анализа органических веществ, сокращение времени, необходимого для анализа. 2 ил.

 

Изобретение относится к области хроматографического анализа веществ и позволяет осуществить анализ органических веществ.

Хроматография - метод разделения, анализа и физико-химического исследования веществ. Хроматография один из основных методов количественного анализа органических и неорганических соединений. Тонкослойная хроматография - это вариант хроматографии, основанный на различии в скорости перемещения компонентов смеси в плоском тонком слое (толщина 0.1-0.5 мм) сорбента при их движении в потоке подвижной фазы (элюента).

Предлагаемый способ относится к тонкослойной хроматографии.

Хроматограмма - первичный результат хроматографического разделения.

В настоящее время существуют следующие способы получения хроматограмм: восходящие хроматографии, нисходящие, круговые (или радиальные) хроматограммы, двумерные хроматограммы (Способы проведения хроматограммы на бумаге ,на стр.895 Губен-Вейль. Методы органической химии, изд. 2-е, М. Издательство «Химия», 1967).

Широко используются способы восходящей хроматографии (элюент поднимается под действием капиллярных сил вверх по капиллярам бумаги, пластинки); нисходящей (элюент опускается вниз).

Обычно для разделения веществ между подвижной и неподвижной фазами при хроматографии используют элюент, который подают в избытке, на каплю пробы.

Известен способ хроматографического анализа с образованием так называемых колец Лизеганга (Шемякин Ф.М., Степин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. Изд-во «Металлургия», 1970).

Кольца Лизеганга получают из неорганических солей. Способ получения колец Лизеганга следующий (на стр.135, Г.Холмс. Лабораторные работы по коллоидной химии. ОНТИ-Химтеорет- Ленинград - 1936, с.208): желатин с примесью небольшого количества K2CrO7 выливают на стеклянную пластинку и затем в центр помещают каплю раствора AgNO3, который диффундирует в желатин и дает красный осадок двухромовокислого серебра. Осадок получается не сплошным пятном, а в виде правильных концентрических колец.

В 1946 г. Шемякиным (Шемякин Ф.М., Степин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. Изд-во «Металлургия», 1970, на стр.16) предложена «хроматографическая теория образования ритмических структур осадков в гелях и водной среде (колец Лизеганга)». По этой теории ритмические отложения осадка получаются как результат автохроматографического процесса, когда образующийся осадок сам служит сорбентом для диффундирующего в гель электролита, чем создается зона отставания, и дальнейшее отложение осадка становится возможным только на некотором расстоянии от образовавшегося слоя осадка. При этом вначале образуется зона отставания, двигающаяся затем перед зоной осаждения, как в распределительной хроматографии (Шемякин Ф.М., Степин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. Изд-во «Металлургия», 1970, стр.19).

Для количественного и качественного анализа колец Лизеганга используют величину Rf как индивидуальную характеристику вещества в распределительной хроматографии (Шемякин Ф.М., Степин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. Изд-во «Металлургия», 1970, стр.15). Величина Rf представляет собой отношение расстояния от старта до зоны отложения к расстоянию от старта до границы растворителя. Таким образом устанавливается связь осадочной хроматографии с распределительной (Шемякин Ф.М., Степин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. Изд-во «Металлургия», 1970, стр.16).

Кольца Лизеганга представляют собой по механизму образования вид осадочной хроматографии. Их особенность заключается в том, что, во-первых, объект исследования - неорганические соли, во-вторых, для получения хроматограммы в центр пробы добавляют только каплю реагента, который реагирует с неорганической солью, уже помещенной на пластинку с гелем, в-третьих, непрерывный поток элюента не используют. В-четвертых, используются два реагента, один из которых осадитель. Химическая реакция идет на гелевой поверхности, в результате которой получается новое химическое вещество.

Круговая (радиальная) хроматография осуществляется следующим образом. Каплю исследуемого раствора наносят на сорбент и элюируют, последовательно нанося капли элюента в центр пятна. Хроматограмма при этом имеет вид концентрических зон. Этим методом, например, выбирают сорбенты и растворители для колоночной хроматографии. Круговая хроматография, при которой элюент подается в центр круга на круглом бумажном фильтре, подробно описана в источнике Губен-Вейль «Методы органической химии», изд. 2-е, М. Издательство «Химия», 1967, на стр.896. В центре круглого бумажного фильтра вырезают в радиальном направлении узкую полоску, загибают ее книзу и опускают в растворитель (элюент). Затем по кругу фильтра на определенном расстоянии от центра наносят капли подлежащего исследованию раствора вещества и эталонной смеси. Помещают фильтр в закрытый сосуд и дают растворителю подниматься по опущенному в него фитилю, не допуская испарения растворителя. При распространении по фильтру растворителя разделенные компоненты образуют концентрические круги, которые с увеличением расстояния от центра становятся все более отчетливыми.

Таким образом, круговой способ получения хроматограмм отличается от других способов только тем, что капля пробы ставится в центр хроматограммы, и непрерывный поток элюента подается из центра хроматограммы.

Прототипом выбран известный способ круговой (радиальной) хроматографии.

Недостатками известных методов - круговой хроматографии и хроматографии с образованием колец Лизеганга являются их сложность, длительность, необходимость в использовании большого количества элюента (в круговой хроматографии), возможность использования для анализа только неорганических веществ (кольца Лизеганга).

Технический результат, достигаемый изобретением, - упрощение способа хроматографического анализа органических веществ, сокращение времени, необходимого для анализа.

Заявляемый результат достигается тем, что в способе хроматографического анализа органических веществ, включающем растворение исследуемого органического вещества в летучем растворителе с получением раствора пробы, последующее нанесение капли раствора пробы на хроматографическую пластину со слоем сорбента, при этом в качестве растворителя выбирают вещество, не вступающее в химическое взаимодействие с пробой и сорбентом, последующий качественный и количественный анализ проявившихся колец, при этом качественный анализ осуществляют по отношению к эталонному веществу/группе веществ, наносимому на пластину в тех же условиях, что и исследуемая проба, а количественный анализ осуществляют по весу или площади кольца, соответствующего конкретному веществу/группе веществ.

Качественный анализ - это анализ с целью выявления (выделения) конкретного вещества, группы веществ, фракции, фракции группового состава. Качественный анализ в заявляемом способе проводят по отношению к эталону, соответственно эталонному веществу, группе веществ, фракции или фракции группового состава. Данное сравнение осуществляют стандартным способом, а именно наносят на пластину в тех же условиях, в том же количестве и в той же концентрации эталонное вещество/группу веществ/фракцию/фракцию группового состава и исследуемое вещество/группу веществ/фракцию/фракцию группового состава, затем сравнивают положение проявившихся колец, например, согласно коэффициенту распределения.

Метод сравнения эталона и исследуемой пробы не является принципиальным для заявляемого способа.

Авторы предположили, что возможно объединить положительные качества двух видов получения хроматограмм: круговой (радиальной) - хорошее разделение органических соединений при потоке элюента из кругового центра хроматограммы и колец Лизеганга - отсутствие потока элюента.

Были подобраны условия, при которых растворитель может выполнять одновременно роль растворителя и элюента.

В заявляемом способе растворитель должен быть летучим, т.е. легкоиспаримым, и не взаимодействовать с сорбентом, чтобы не загрязнять хроматограмму и не искажать результаты анализа.

Смесь органических веществ растворяют в летучем растворителе (он же и элюент). Пробу капают на хроматографическую пластинку. Капля раствора распределяется по поверхности как при обычной круговой хроматографии. В отличие от круговой хроматографии в центр пятна не подается дополнительно элюент. В отличие от колец Лизеганга в центр пятна не подается реагент (осадитель), вступающий в химическую реакцию с исходным веществом пробы, в результате которой образуется новое вещество. После проведения процесса хроматографирования согласно заявляемому способу растворитель - элюент испаряется с хроматографической пластинки. На поверхности сорбента проявляются кольца - фракции.

Количественный и качественный анализ каждого кольца - вещества/группы веществ/фракции/фракции группового состава осуществляют известными методами, например по величине Rf (качественный анализ фракции); по весу или площади каждого кольца осуществляют количественный анализ.

Способ является простым, быстрым, позволяет проводить экспресс-тестирование органических веществ. Получаемые в результате анализа кольца легко визуализируются, при этом каждое кольцо проявляется как отделенное от соседних колец, что позволяет легко отделить одно кольцо от другого для качественного и количественного анализа.

Заявляемый способ хроматографирования проверялся на следующих примерах.

Пример 1.

Пластинка покрыта силикагелем. Растворитель и элюент не использованы. Каменноугольная смола - вязкая жидкость, при температуре 35°С - жидкая. Капаем каплю смолы. На поверхности получается единый коричневый круг без разделения. Разделение также не было отмечено при исследовании пятна методом ИК-спектроскопии. Следовательно, при отсутствии элюента не происходит хроматографического разделения.

Опыты с растворением каменноугольной смолы в растворителе авторы не проводили, т.к. не могли корректно подобрать растворитель, в отношении которого можно было бы с уверенностью сказать, что смола и растворитель не вступают в химическую реакцию, т.к. известно, что смола растворяется в толуоле и бензоле, а толуол и бензол вступают в химическую реакцию с органическими веществами, из которых и состоит смола.

Каменноугольная смола представляет собой ароматическое органическое соединение. Для ароматических соединений каменноугольной смолы возможно π-π-стэкинг - взаимодействие (Стид Джонатан В., Джерри Лю Этвуд. Супрамрамолекулярная химия, том 2, ИКЦ «Академкнига», М., 2007, стр.551) или образование эксимеров (Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.5: Триптофан -ЯтроХ46 химия/редкол.: Зефиров Н.С. - М.: Большая Российская энцикл., 1999, стр.410).

Поэтому опыты с растворителем осуществлялись в отношении других органических продуктов.

Пример 2.

Пластинка покрыта силикагелем. Продукты растворялись в гептане и сразу же наносились на пластинку. Проводилась кольцевая хроматография согласно заявляемому способу.

Взаимодействие гептана с органическими соединениями не установлено и авторам не известно, поэтому авторы обоснованно делают вывод о том, что гептан не вступает в химическую реакцию с исследуемыми пробами органических веществ.

На фиг.1 приведены хроматограммы на пластинках с силикагелем при использовании в качестве растворителя и одновременно элюента - гептана для проб нефтяных продуктов и продукта гидролиза растительного сырья - фурфурола (получаемого из кукурузы, овсяной и рисовой шелухи), который используют на нефтяном производстве.

Пробы отобраны на двух разных заводах г.Уфы и на территории автодора г.Екатеринбурга:

а - фурфурол (22 партсъезда, г.Уфа), б - битум (автодор), в - асфальт деасфальтизации (22 партсъезда, г.Уфа).

При получении кольцевой хроматограммы согласно заявляемому способу на пластинке происходило хроматографическое разделение.

Пример 3.

Опыт проводили с другим растворителем.

На фиг.2 представлена хроматограмма, при получении которой в качестве растворителя и одновременно элюента использовался бензол.

Взаимодействие бензола с органическими соединениями нефтяного происхождения не установлено и авторам не известно, поэтому авторы обоснованно делают вывод о том, что бензол не вступает в химическую реакцию с исследуемыми пробами органических веществ.

Такое различие во взаимодействии бензола с каменноугольными продуктами (например, со смолами) и с нефтяными продуктами обусловлено различием их структуры, а именно считается, что каменноугольные продукты состоят в основном из ароматических соединений, а нефтяные - из парафиновых углеводородов (С.А.Ахметов, М.Х. Ишмияров, А.А. Кауфман, Санкт-Петербург «Недра», 2009, стр.27).

Пробы отобраны на двух разных заводах г.: а - гудрон (завод г.Уфа), б - битум (завод г.Уфа), в - асфальт - деасфальтизации (22 партсъезда, г.Уфа), г - фурфурол (22 партсъезда, г.Уфа).

Обработка получаемых хроматограмм является простой. Легко замерить диаметры или радиусы колец. Используем следующие известные формулы для измерения кругового кольца. S=(π/4)-(D2-d2); S=π(R2-r2), где S - площадь, D - большой диаметр, d - малый диаметр, R - большой радиус, r - малый радиус. Для измерения площади круга используют формулы: S=πd2/4 или S=πr2.

По площади колец определяют количественное содержание каждой проявившейся фракции.

Качественный анализ фракции определяют, например, по показателю Rf по отношению к эталонным веществам. Пробу эталона готовят в этом же растворителе (элюенте), в том же количестве, той же концентрации, что и пробу исследуемого вещества.

Отличительной чертой нового способа от способа колец Лизеганга является то, что не создается зона отставания и проявление вещества/группы веществ в виде колец становится возможным сразу, а не на некотором расстоянии от образовавшегося слоя вещества/группы веществ в связи с тем, что в нашем случае (в случае кольцевой хроматографии согласно заявляемому способу) отсутствует химическая реакция (отсутствует осадитель). В способе Лизеганга автохроматографический процесс происходит за счет диффузии растворителя, что способствует четкому разделению пробы на определенные фракции. В случае кольцевой хроматографии согласно заявляемому способу разделение происходит, как предполагают авторы, за счет непрерывной сорбции и десорбции (признаки процесса хроматографии), т.к. при наличии диффузии жидкой смолы без растворителя (элюента) разделение не происходит (пример 2). Авторами показано, что автохроматографический процесс возможен и для органических соединений, что и показано на примерах.

Отличительной чертой нового способа от способа круговой хроматографии является то, что элюент подается не постоянно для элюирования, а один раз в виде растворителя пробы. Резко сокращается количество элюента, выброс в рабочую зону паров элюента, время проведения анализа. Главное в заявляемом способе правильно выбрать растворитель, который будет одновременно являться элюентом. Растворитель должен быть летучим, чтобы растворить исследуемое вещество, быстро улетучиться и успеть разделить продукт, не искажая картинку хроматограммы. При этом растворитель должен обеспечивать полное растворение исследуемого органического вещества.

Предлагаемый способ как вариант жидкостной хроматографии обладает всеми особенностями, характерными для хроматографического процесса: многократностью повторения основного элементарного акта, что и приводит к разделению многокомпонентной системы на несколько фракций.

Способ хроматографического анализа органических веществ, включающий растворение исследуемого органического вещества в летучем растворителе с получением раствора пробы, последующее нанесение капли раствора пробы на хроматографическую пластину со слоем сорбента, при этом в качестве растворителя выбирают вещество, не вступающее в химическое взаимодействие с пробой и сорбентом, последующий качественный и количественный анализ проявившихся колец, при этом качественный анализ осуществляют по отношению к эталонному веществу/группе веществ, наносимому на пластину в тех же условиях, что и исследуемая проба, а количественный анализ осуществляют по весу или площади кольца, соответствующего конкретному веществу/группе веществ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тонкослойной хроматографии (TCX) и может быть использовано в аналитической химии и в физической химии. Сэндвич-камера с контрпластинкой для TCX содержит разделяющую хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке и контрпластинку - хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке.

Изобретение относится к тонкослойной хроматографии (ТСХ) и может быть использовано в аналитической химии. Способ разделения исследуемой смеси методом тонкослойной хроматографии включает нанесение исследуемой смеси на разделяющую хроматографическую пластинку и последующее разделение компонентов исследуемой смеси подвижной фазой в сэндвич-камере, включающей разделяющую хроматографическую пластинку и сухую контрпластинку, которая не касается подвижной фазы.

Способ и устройство могут использоваться в различных научных и практических областях медицины, биологии, химии, пищевой промышленности, охране окружающей среды и других отраслей народного хозяйства для анализа смесей органических и неорганических веществ методом тонкослойной хроматографии.

Изобретение относится к ветеринарной токсикологии и санитарии, а именно к определению остаточных количеств инсектицида в органах и тканях животных при подозрении на отравление имидаклопридом, а также в продуктах животного происхождения.

Изобретение относится к ветеринарной токсикологии и санитарии, а именно к определению остаточных количеств имидаклоприда в органах или тканях животных при подозрении на отравление инсектицидом, а также продуктах животного происхождения.

Изобретение относится к тонкослойной хроматографии (ТСХ) и может быть использовано в аналитической химии. .
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для идентификации природного красителя кармина в присутствии сульфоазокрасителей Е102, Е110, Е122, Е124 и Е129 при аналитическом контроле пищевых продуктов и фармацевтических препаратов.
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для идентификации углеводов (глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, тагатоза) при аналитическом контроле пищевых продуктов.
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в медицинских, ветеринарных и других биологических исследованиях при хроматографическом определении транс-резвератрола в биологически активных добавках, а также в вине.

Изобретение относится к области аналитической химии и предназначено для выделения монослоя вещества для целей последующего анализа свойств вещества. Способ выделения монослоя вещества включает нанесение жидкой пробы с растворенным в ней веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента. При этом на линию старта наносят несколько капель пробы вещества одинаковой концентрации, но разного количества, начиная с минимально возможного количества, пропускают через пластинку элюент для разделения. Затем осуществляют регистрацию на пластине выделенных пятен проб вещества и измеряют диаметр пятен пробы вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна. Далее строят кривую зависимости высоты пика пятна от диаметра пятна на линии старта и фиксируют точки перелома кривой. Детектирование пятен пробы с монослоем вещества осуществляют по характеру кривой от первой минимальной пробы до пробы, соответствующей точке первого перелома кривой. Техническим результатом является обеспечение выделения монослоя исследуемого вещества, повышение точности хроматографического анализа вещества, повышение точности исследования свойств вещества, возможность прогнозирования применения вещества в различных областях промышленности. 4 ил.

Настоящее изобретение относится к области биохимии и описывает способ количественного определения классов липидов и подклассов фосфолипидов в биологических материалах, заключающийся в том, что методом тонкослойной хроматографии разделяют общие липиды на классы и фосфолипиды на подклассы, проявляют их на хроматограмме и количество определяют с использованием денситометрии, причем липиды, остающиеся на старте после разделения общих липидов на классы, сдвигают на 0,5 см выше, проявляют классы липидов и подклассы фосфолипидов на хроматограмме парами йода и рассчитывают площади пиков, соответствующие интенсивности окраски треков на хроматограмме с помощью денситометра, а количество общих фосфолипидов, других классов липидов и подклассов фосфолипидов определяют расчетным методом, выделяя линиями каждый трек отдельно и производят суммарный расчет площадей треков, берут эту цифру за 100% и определяют процент каждого класса липидов от общих липидов или каждого подкласса фосфолипидов от общих фосфолипидов, составляя пропорцию. Способ обеспечивает упрощение процедуры определения содержания классов липидов и подклассов фосфолипидов в липидных экстрактах биологических материалов и повышение точности полученных результатов. 1 пр., 4 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для обнаружения и количественного определения кодеина в различных объектах, в частности в лекарственных препаратах. Способ определения кодеина включает разделение компонентов смеси методом тонкослойной хроматографии с выделением хроматографической зоны кодеина реактивом Драгендорфа, при этом количественное определение кодеина проводят в области его проявленной зоны непосредственно в твердой фазе путем измерения коэффициента диффузного отражения при длине волны 520 нм. Изобретение обеспечивает сокращение времени обнаружения и количественного определения кодеина, уменьшение трудоемкости процесса, уменьшение вероятности потерь целевого компонента. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способам стандартизации лекарственных препаратов, биологически активных добавок, премиксов, лекарственного растительного сырья, растительных масел, масляных экстрактов, изделий пищевой, химической и косметологической отраслей промышленности по содержанию основных жирорастворимых витаминов и может быть использовано в фармацевтической, химической, косметологической и пищевой отраслях промышленности для определения подлинности и степени чистоты жирорастворимых витаминов A, D2, E и β-каротина при совместном присутствии в одно- и многокомпонентных препаратах. Способ определения жирорастворимых витаминов A, D2, E и β-каротина при совместном присутствии включает выделение жирорастворимых витаминов из субстанции экстракцией 96%-ным этанолом, отделение спиртового экстракта витаминов с помощью делительной воронки, последовательное хроматографирование с использованием силикагелевых пластинок марки «Sorbfil» ПТСХ-П-А на полимерной подложке при участии двух элюентов с различной величиной пробега, время насыщения камеры парами элюента - 20 мин, время элюирования - 55 мин; высушивание при температуре не менее 80°C пластин в термостате в течение 3-5 мин, обработку пластины проявителем - 5%-ным спиртовым раствором кислоты фосфорномолибденовой, согласно изобретению в качестве элюентов использованы гексан:хлороформ (19:1) и гексан:хлороформ (3:1), а детектирование хроматографической зоны β-каротина проводят до обработки пластины проявителем при дневном свете. Способ обеспечивает упрощение и ускорение процесса определения жирорастворимых витаминов. 10 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способу определения подлинности сиропа пижмы обыкновенной. Указанный способ предполагает определение в сиропе методом тонкослойной хроматографии доминирующего компонента цветков пижмы обыкновенной - флавоноида тилианина, который предварительно извлекают путем обработки сиропа равным количеством ацетона. Изобретение характеризуется упрощенной стадией пробоподготовки, а также улучшенной методикой определения подлинности сиропа пижмы обыкновенной и позволяет объективно оценивать качество данной лекарственной формы. 1 ил., 1 пр.
Наверх